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L'assemblage est une partie importante des processus industriels. Il s'agit de l'avant-dernière étape au cours de laquelle les composants d'un produit qui ont été fabriqués séparément sont assemblés pour le rendre complet. Il s’agit d’un processus décisif qui fait souvent la différence entre les produits qui réussissent le test de qualité et les unités rejetées.
Compte tenu de l’importance d’un bon assemblage, il est essentiel qu’il soit réalisé avec une grande précision. Les usines, en revanche, préfèrent que cela se fasse rapidement pour économiser sur les coûts et maintenir un taux de production élevé. De cette nécessité est née robots d'assemblage. Si vous envisagez d’investir dans certains d’entre eux, voici un guide tout ce que vous devez savoir sur pourquoi et comment ils peuvent être appliqués.
Que sont les robots de chaîne de montage ?
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Un robot de chaîne de montage est une machine programmée utilisée pour assembler les éléments constitutifs d’un produit en un seul. Comparés au travail humain, les robots d’assemblage sont rapides et possèdent une précision mécanique que les êtres humains ne sont peut-être pas capables d’atteindre. D’autres facteurs, tels que leur capacité à gérer des charges utiles plus élevées lors de l’assemblage de grandes pièces, font également des robots d’assemblage un élément fondamental dans la fabrication.
Un robot d'assemblage est composé des pièces suivantes :
Un bras robotisé de chaîne de montage est un manipulateur flexible utilisé en remplacement du bras humain pour soulever et placer les pièces à assembler. Ce type de bras robotisé est conçu avec différentes capacités de charge utile et de portée pour les rendre adaptés à l'assemblage de différents produits.
Effecteur final- un effecteur terminal est un outil fixé à l'extrémité d'un bras de robot d'assemblage pour lui permettre de prélever les pièces à assembler. Leur conception varie en fonction de la pièce. Les exemples incluent les pinces, les distributeurs d'adhésif et les outils d'aspiration utilisés pour manipuler le verre.
Capteurs – les capteurs guident les robots d’assemblage en détectant des paramètres tels que la force qu’ils doivent appliquer lors de l’installation d’une pièce ou la manière dont ils doivent la positionner.
Systèmes de vision- systèmes de vision sont généralement installés près de l’extrémité d’un bras de robot d’assemblage. Ils contribuent à le rendre plus précis car ils permettent au bras du robot de « voir » la pièce et où la positionner.
En quoi consistent les systèmes d’assemblage robotisés ?
A système d'assemblage robotisé comprend une série de robots de chaîne d’assemblage qui travaillent en tandem pour assembler des unités de produits. Ceci est généralement applicable lorsqu'un produit comporte des composants de tailles et de formes différentes, car ils nécessiteraient d'être manipulés par différents robots d'assemblage. Un système de type convoyeur fait passer l’unité en cours d’assemblage d’une étape d’assemblage à la suivante.
Un exemple de ceci serait l’assemblage de véhicules. Des pièces telles que des sièges de voiture et des pare-brise ne peuvent pas être manipulées efficacement par le même robot. Ainsi, un ensemble de robots installerait le siège du véhicule, et plus loin dans le système d’assemblage, un autre ensemble de robots d’assemblage installerait le pare-brise.
Même si tous les robots d'un système d'assemblage sont conçus pour l'assemblage, ils ne sont pas nécessairement identiques. Leurs charges utiles et leur portée peuvent différer en fonction des pièces qu'ils manipulent. Les effecteurs finaux dont ils sont équipés sont également choisis en fonction de leur tâche.
Types de robots de chaîne de montage
Différents types de robots sont adaptés à des types uniques de processus d'assemblage. Cela dépend du nombre de degrés de liberté dont ils disposent et des charges utiles qu’ils peuvent gérer. Les principaux types de bras robotisés utilisés comme robots d'assemblage comprennent donc
Robots SCARA
Robots SCARA sont flexibles sur l'axe XY et rigides sur l'axe Z. Cela les rend idéaux pour les processus d’assemblage où ils peuvent prélever des pièces d’un côté et les assembler de l’autre le long d’un plan parallèle. Ils couvrent une large enveloppe de travail cylindrique et peuvent gérer des charges utiles importantes. Les autres avantages de l’utilisation d’un robot SCARA pour l’assemblage incluent :
Vitesse élevée car leurs bras compacts ont moins de couple
Ils ont une grande précision et répétabilité
Ils peuvent gérer efficacement les petites pièces
Robots Delta
Robots Delta se composent de trois bras robotiques en forme de triangle montés sur une base, chaque bras étant alimenté par son propre servomoteur. Lorsqu'un robot delta est utilisé dans une chaîne de montage, il est monté en hauteur. Cela offre plus de stabilité aux bras du robot et réduit le couple qu'ils subissent lors du levage des pièces pendant l'assemblage. En conséquence, ils fonctionnent extrêmement rapidement et sont très précis, surtout lorsqu’ils sont équipés de capteurs.
Compte tenu de leur structure, les robots Delta ne peuvent gérer que de petites charges utiles. C’est peut-être la raison pour laquelle ils n’ont commencé à être utilisés que récemment dans les chaînes de montage. Malgré cela, ils sont très efficaces pour assembler de petits composants comme des écrans de téléphones portables ou des coques, entre autres.
Robots articulés
Bras robotisés articulés ont plusieurs articulations révolutionnaires qui leur permettent de fléchir dans différentes directions. C'est cette grande flexibilité qui est exploitée lorsqu'ils sont utilisés pour des processus d'assemblage complexes. Ils sont particulièrement efficaces lorsque les pièces doivent être tournées ou manœuvrées lors de l'installation.
En raison des multiples articulations de leur structure, les bras de robot articulés sont légèrement plus lents que les autres robots. Néanmoins, ce qui leur manque en termes de vitesse, ils le compensent en étant capables de gérer de lourdes charges utiles, de couvrir de grandes enveloppes de travail et de tendre la main par-dessus et par-dessous pour installer des pièces. Ils peuvent également être rendus encore plus efficaces en les équipant de systèmes de vision.
Application des robots en assemblage
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Les chaînes d'assemblage diffèrent d'une industrie à l'autre en termes de pièces assemblées et d'autres processus impliqués. Par conséquent, différents types de robots d’assemblage sont appliqués de manière unique dans chaque type de chaîne d’assemblage. Voici des exemples d'application des robots d'assemblage.
Assemblage de micro-pièces électroniques : les composants internes des appareils électroniques sont constitués d'une série de micro-pièces qu'il serait difficile pour l'œil humain de suivre. Ils sont encore plus difficiles à assembler, en particulier dans des configurations complexes comme les circuits imprimés. Il est donc plus efficace d'utiliser des robots d'assemblage comme les robots SCARA et Delta qui peuvent manipuler de petites pièces avec facilité et précision.
Assemblage automobile – les voitures sont constituées de centaines de pièces de tailles différentes. L’assemblage automobile est donc réalisé grâce à un système d’assemblage robotisé dont les différentes pièces sont installées par étapes. Étant donné la quantité de manœuvres nécessaires pour atteindre l’intérieur de la coque d’une voiture afin d’installer les pièces, les bras robotisés articulés sont les plus couramment utilisés pour ce type d’assemblage.
Assemblage adhésif – il s’agit d’un type d’assemblage dans lequel des parties d’un produit doivent être assemblées à l’aide d’un adhésif de qualité industrielle. Il peut être risqué pour le personnel humain d'inhaler de telles fumées ou si sa peau entre en contact avec de tels adhésifs. Pour cette raison, des robots d'assemblage comme SCARA peuvent être utilisés pour distribuer l'adhésif tandis qu'un autre équipé d'une pince peut joindre les pièces plus loin sur la chaîne d'assemblage.
Assemblage en salle blanche : les dispositifs médicaux tels que les prothèses de hanche et les instruments de traitement doivent être fabriqués dans des environnements stériles et avec une grande précision. Les bras robotisés stérilisés et dotés d'une protection contre les infiltrations pour un nettoyage facile sont adaptés à ce type de production. Ils sont beaucoup plus faciles à maintenir dans des conditions stériles et, contrairement aux humains, ils ne nécessitent pas d'équipement sanitaire quotidien.
Avantages des robots d'assemblage
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Vitesse élevée – plus il faut de temps pour assembler un produit, plus les coûts de production sont élevés. De plus, des délais de production longs peuvent retarder votre chaîne d'approvisionnement. Les robots d'assemblage travaillent beaucoup plus rapidement que la main-d'œuvre humaine et assurent le fonctionnement continu de votre chaîne de production.
Précision – les pièces mal assemblées entraînent un produit de mauvaise qualité. Par exemple, une vanne de tuyau trop serrée risque de fuir lorsqu'elle arrive chez le consommateur. La précision mécanique des robots d'assemblage élimine ces erreurs de production.
Rentabilité : un robot d'assemblage assemble les composants d'un produit plus rapidement et avec plus de précision que quelques ouvriers. Bien que le coût initial d'un robot puisse être élevé, à long terme, il est bien moins cher qu'une masse salariale gonflée et récurrente. La réduction du nombre d'erreurs réduit également le gaspillage, ce qui vous permet également d'économiser de l'argent sur le plan de la production.
Standardisation de la qualité : la répétabilité élevée des robots d'assemblage permet d'obtenir des produits finis de conception et de qualité identiques. Cela est important car cela confère à vos produits une certaine cohérence au lieu de dépendre du travail humain dont chaque travailleur possède des niveaux de compétences différents.
Sécurité améliorée – les processus d’assemblage peuvent être risqués pour le personnel de multiples façons. Le levage de composants lourds, l’application d’adhésifs, le clouage de pièces ensemble et d’autres processus similaires peuvent mal tourner à tout moment. En attribuant ces tâches à des robots d’assemblage, les travailleurs peuvent assumer des responsabilités plus sûres, plus gratifiantes et moins pénibles.
Inconvénients des robots d'assemblage
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Perte d’emploi – lorsque des tâches initialement effectuées manuellement sont automatisées, certains employés changent de poste, mais la plupart se retrouvent licenciés. Cette perte de moyens de subsistance est la raison pour laquelle de nombreuses personnes sont réticentes à l’idée que la robotique progresse plus loin qu’elle ne l’a déjà fait.
Problèmes de sécurité : les robots d'assemblage de grandes pièces, comme ceux utilisés pour les gros appareils électroniques ou les véhicules, nécessitent un espace au sol important, non seulement pour s'adapter, mais aussi pour des raisons de sécurité. robots collaboratifs avec des capteurs de sécurité, il serait dangereux pour les travailleurs de travailler à proximité des robots d'assemblage. Des collisions et autres accidents peuvent survenir à tout moment si une distance de sécurité n’est pas respectée. Cela peut également vous empêcher de les intégrer si votre usine n’est pas grande.
Coûts d'investissement élevés - les avantages des robots d'assemblage sont indéniables mais leurs coûts peuvent également être assez élevés. Ces coûts comprennent non seulement les coûts d'achat, mais aussi ceux de la maintenance régulière et les pertes encourues lors des temps d'arrêt imprévus.
Conclusion
Il y a beaucoup à gagner en investissant dans des robots d’assemblage. Cependant, les gains ne peuvent être réalisés que si vous choisissez le robot adapté à votre configuration. Trouver un certifié fabricant de robots d'assemblage qui offre des unités durables de haute qualité pourrait également rendre votre transmission en assemblage automatisé beaucoup plus fluide.